Detail předmětu

Řízení mechatronických soustav

FSI-RRMAk. rok: 2020/2021

Teorie řízení lineárních diskrétních soustav, Z-transformace, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, navrhování číslicových regulátorů, diskrétní stavové řízení,diskrétní stavové řízení s pozorovatelem, diskrétní stavové řízení s kompenzací poruch, lineární kvadrarický regulátor, implementace diskrétních algoritmů v mikropočítači, příklady řízení mechatronických soustav (NC stroje, roboty).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

2

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Řešit chování dynamických soustav v časové i frekvenční oblasti, naučit se navrhovat
zpětnovazební regulátory se zadaným chováním uzavřené smyčky, aplikovat tyto poznatky na řízení polohových servomechanismů NC strojů a robotů

Prerekvizity

Lineární diferenciální rovnice, maticový počet, základy elektrotechniky, mechanika, elektrické servopohony

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro zápočet je vyžadováno vypracování příkladů ze cvičení.
Předpokládá se samostatné řešení s využitím programu MATLAB/SIMULINK
Zkouška je kombinovaná: písemná a ústní část.

Učební cíle

Naučit studenty chápat souvislost mezi reálnou dynamickou soustavou, jejím matematickým popisem (modelem) a cílem řízení této soustavy zpětnovazebním regulátorem.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičení je povinná.

Základní literatura

Ogata, K.: Modern Control Engineering, Prentice Hall,1997
Philips, Ch. a j.: Digital Control System Analysis and Design, Prentice Hall, 1995
Zboray, L. a j.: Stavové riadenie el. pohonov, FEI KOšice, 1995

Doporučená literatura

Kotek, Z., a j.: Teorie automatického řízení spojitých lineárních systémů,ČVUT Praha, 1977
Skalický, J.: Teorie řízení 1, skripta VUT FEKT, 2002
Vavřín, P.:: Teorie automatického řízení 1, skripta VUT FEI, 1991

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MET-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav, význam vlastních čísel matice A
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Typy regulátorů
7. Navrhování regulátorů
8. Stavové zpětnovazební řízení
9. Stavové řázení s pozorovatelem
10. Číslicové řídicí systémy
11. Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
12.Metodika navrhování číslicových regulátorů
13.Diskrétní stavové řízení

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Osnova

Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
2. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
3. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
4. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
5. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
6. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
7. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
8. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor s pozorovatelem
9. Návrh diskrétního PID regulátoru
10.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
11.Návrh diskrétního regulátoru typu "dead beat"
12.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
13.Zápočet